Produire son acier soi-même : méthodes et techniques

[guiguihrz]

Comment fait-on pour produire son propre acier : fondre les éléments, les mélanger et les couler dans un moule en terre réfractaire ?
Si l'on ne fait pas comme cela, est-ce possible l'élaborer comme ça ?

Une autre question, faut il un gaz protecteur (style argon) pour éviter des soufflures dans le métal ?
Guigui, cordialement.

[BDelor]

Les aciers utilisés comme base de la composition des damas sont des produits de l'industrie métallurgique.
Ce sont des alliages produits industriellement, élaborés pour des besoins précis (usinage à froid ou à chaud, cisailles, scies, etc...).
Dans le cas qui nous intéresse ici, ils sont choisis pour leur capacité à prendre des nuances de couleurs différentes et donc à produire des dessins une fois soudés entre eux à la forge. C'est le principe du damas de soudure.

Ce que tu évoques est différent : il s'agit de la production d'un alliage donné avec des moyens artisanaux.
C'est effectivement possible, dans une certaine mesure, en portant à température de fusion les éléments de composition de l'alliage à l'intérieur d'un creuset. Il est effectivement souhaitable de protéger l'ensemble de l'oxydation, ce qui peut se faire sous atmosphère neutre, mais aussi en recouvrant le bain d'un flux protecteur en fusion.
Les problèmes de soufflure sont plutôt liés à la maîtrise de la température et du refroidissement.
Si Achim passe par là, il aura certainement des précisions à apporter à ma réponse...

[AchimW]

Pour faire mes propres aciers, j'ai utilisé quasiment toutes les méthodes possibles.

• Réduction directe au bas-fourneau et au creuset.
• Fusion dans mon petit four a gaz fabrication maison, normalement pour faire du wootz.
• Fusion dans des petits fours tammann et petits fours à induction de 10 à 50 kilo capacité et de 80 à 380 kilowatt. Ces derniers c'était pour faire des essais de wootz, mais aussi pour essayer des aciers nouveaux que l'industrie n'offre pas (encore). Dans ce dernier cas, les aciers sont coulés dans des petits lingotières en fonte.

Dans toutes ces méthodes, le problème n'est pas de produire l'acier mais plutôt de le transformer en forme utilisable.
Les aciers de réduction directe se présentent sous forme de loupe avec beaucoup d'impuretés.
Les lingots de wootz ne sont pas seulement d'une forme difficile à forger mais aussi extrêmement durs et fragiles.
Et les lingots de 10 kilos ou plus sont normalement d'un diamètre d'au minimum 100 x 100 mm : il faut donc de l'équipement avancé et beaucoup de temps pour le forger, presser et/ou laminer.

Pour les aciers comme le 60Ni20 ou le SC145 - matières qui me semblent intéressantes pour la coutellerie en générale -, j'utilise une autre méthode. Je m'occupe du développement et je les laisse produire par une aciérie dont je connais très bien les propriétaires. Comme ça, j'obtiens des tôles et/ou des barreaux de qualité parfaite. Le problème c'est la quantité minimum par commande d'acier : c'est cher.

[BDelor]

(...)Réduction directe au bas fourneau et au creuset.

Je n'avais pas entendu parler auparavant de réduction au creuset. Peux-tu nous dire quelle est-la méthode mise en œuvre pour obtenir la réduction ?

Pour les aciers comme le 60Ni20 ou le SC145...

SC145 ? Une nouveauté ? Achim, n'hésite pas à ouvrir un nouveau sujet si tu as plus à nous dire à propos de cet acier.

[AchimW]

Je n'avais pas entendu parler auparavant de réduction au creuset. Peux-tu nous dire quelle est-la méthode mise en œuvre pour obtenir la réduction ?

C'est tout bête : il faut seulement mélanger du minerai et une matière réductrice. Nous avons essayé avec du graphite, du charbon de bois, mais aussi avec des coques d'huitres broyées, toujours avec succès : on met le tout dans un creuset avec couvercle et on chauffe.

SC145 ? Une nouveauté ? Achim, n'hésite pas à ouvrir un nouveau sujet si tu as plus à nous dire à propos de cet acier.

Produit en même temps que le 60Ni20, c'est un acier au carbone hyper-propre (SC =super clean) avec 1,45 % de carbone. Le but était de faire un acier plus carburé, plus propre et meilleur marché que le shirogami, genre Shirogami sur stéroïdes. Cet acier est distribué en France par Eric Plazen. Il y a seulement une petite quantité... et une fois vendue, il n'y aura vraisemblablement pas de deuxième production.

[BDelor]

C'est tout bête. Il faut seulement mélanger du minerai et une matière réductrice. Nous avons essayé avec du graphite, du charbon de bois, mais aussi avec des coques d'huitres broyées, toujours avec succès. On met le tout dans un creuset avec couvercle et on chauffe.

Et ensuite ?
Est-ce que tu fais une coulée, un peu comme avec un haut fourneau, de manière à séparer le laitier, ou est-ce que tu attends la solidification d'une loupe qu'il faudra épurer ensuite par cinglage ?

[AchimW]

Ni l'un ni l'autre : couler ces petits quantités d'environ 1 kilo ou 2 est trop difficile ; et il n'y a pas de loupe.
A a cause de son poids plus élevé, tout l'acier coule vers le fond du creuset et va former un lingot solide et sans impureté.
Les scories et calamines sont plus légères et vont former une couche plus liquide au dessus. Après un refroidissement au four, on casse cette croûte de scories qui ressemble à du verre noir et on enlève le lingot.

[BDelor]

Merci Achim. C'est très intéressant mais (si ce n'est pas abuser) cela soulève d'autres questions :
Peut-on évaluer le taux de carbone qui va être acquis par le fer pendant cette opération ?
Est-ce que le lingot obtenu est de l'acier ou de la fonte, et donc faut-il procéder ensuite à une décarburation ?
Et enfin, la composition du lingot est-elle suffisamment homogène ou faut-il ensuite l'homogénéiser par corroyage ?

[AchimW]

Quand on connait ses matières, on peut calculer exactement le résultat. Les aciéries font cela aussi. Il faut quand même contrôler le résultat.
Quand on travaille avec des matières plus ou moins inconnues point de vue pourcentage de fer, d'oxygène et/ou de carbone, il faut tout simplement faire des essais.

Comme je l'ai dit plus haut, les lingots sont propres et solides, comme ceux du wootz, aussi, et on n'est pas obligé de les corroyer.

[BOB]

Achim:
Ton expérience a-t-elle pu te permettre de dégager un protocole de température (ou ce qui marche le mieux) pour la réduction de minerai au creuset ?
Par exemple montée graduelle, par paliers, temps de montée, palier final et durée de maintien à ce palier ? ...ou suffit-il de chauffer à 1500/1600°et de laisser refroidir dans le four ?

Une autre petite chose qui m'intrigue :Tu parles d'agent réducteur. Le graphite : ok, le charbon : ok, mais les coquilles d'huitres : pour moi c'est du carbonate de calcium et donc un fondant comme la castine ou la chaux, ou l'argile en fonction du minerai employé, pour améliorer la scorie, ... ou j'ai tout faux ?
Est-ce genre d'essai que tu avais fais il y a deux ans à la Fête du Fer, avec le sable noir de Claude et qui avait donné une "galette brillante", et me semble-t'il quelque chose qui était très dur, limite fonte ?